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第I页目录一般部分1矿区概述与井田地质特征111矿区概述1111地理位置与交通1112地形地貌1113矿区气候条件1114矿区水文情况1115当地工农业状况1116自然地震212井田地质特征3121地层综述3122井田地质构造5123井田水文地质特征613煤层特征8131煤层8132煤层顶、底板8133煤质10134瓦斯12135煤尘爆炸性12136煤的自燃12137地温122井田境界和储量1421井田境界14第II页211井田范围14212开采界限14213井田尺寸1422矿井地质储量15221矿井地质储量计算15222矿井工业储量计算1623矿井可采储量16231安全煤柱留设原则16232矿井永久保护煤柱损失量17233矿井可采储量193矿井工作制度、设计生产能力及服务年限2031矿井工作制度2032矿井设计生产能力及服务年限20321确定依据20322矿井设计生产能力20323矿井服务年限20324井型校核214井田开拓2241井田开拓的基本问题22411井筒形式的确定22413工业场地的位置25414开采水平的确定25415矿井开拓方案比较2542矿井基本巷道33421井筒33第III页422井底车场及硐室36423井底车场及硐室36424主要开拓巷道385准备方式盘区巷道布置4251煤层地质特征42511盘区位置42512盘区煤层特征42513煤层顶底板岩石构造情况42514水文地质42515地质构造42516地表情况4252盘区巷道布置及生产系统43521盘区准备方式的确定43522盘区位置及范围43523采煤方法及工作面长度的确定43524确定带区各种巷道的尺寸、支护方式及通风、运输方式43525煤柱尺寸的确定43526盘区巷道的联络方式44527区段接替顺序44528盘区生产系统44529盘区内巷道掘进方法455210盘区生产能力及采出率4553盘区车场选型设计47531确定盘区车场形式47532盘区主要硐室布置47第IV页6采煤方法4861采煤工艺方式48611采区煤层特征及地质条件48612确定采煤工艺方式48613回采工作面参数49614回采工艺及设备49615回采工作面支护方式52616工作面端头支护及超前支护方式55617各工艺过程注意事项56618回采工作面正规循环作业5762回采巷道布置60621回采巷道布置方式60622回采巷道支护参数607井下运输6471概述64711井下运输设计的原始条件和数据64712运输距离和货载量64713矿井运输系统6472盘区运输设备选择65721煤炭运输方式的选择65722盘区煤炭运输设备选型及验算65723运输大巷设备选择6773辅助运输方式和设备选择68731辅助运输方式选择68732辅助运输设备选择68第V页8矿井提升7081概述7082主副井提升70821主井提升70822副井提升739矿井通风与安全7591矿井概况、开拓方式及开采方法75911矿井地质概况75912开拓方式75913开采方法75914变电所、充电硐室、火药库75915工作制、人数7592矿井通风系统的确定75921矿井通风系统的基本要求75922矿井通风方式的选择76923矿井主要通风机工作方式的选择77924盘区通风系统的要求77925工作面通风方式的选择7893矿井风量计算79931工作面所需风量的计算79932备用面需风量的计算80933掘进工作面需风量80934硐室需风量81935其它巷道所需风量81936矿井总风量计算81第VI页937风量分配8294矿井通风阻力计算83941容易和困难时期矿井最大阻力路线确定83942矿井通风阻力计算85943矿井通风总阻力计算86944矿井总风阻和等积孔计算8795选择矿井通风设备87951选择主要通风机87952电动机选型9096安全灾害的预防措施90961预防瓦斯和煤尘爆炸的措施90962预防井下火灾的措施91963防水措施9110设计矿井基本技术经济指标92参考文献93专题部分采煤工作面快速过断层浅析94摘要941综采工作面过断层9411断层成因与综采过断层的关系9412概况综述9513机理分析9514断层区施工、工作面形态控制的几项原则95141工作面岩石最低原则95142基本上翻越局部穿越原则95第VII页143破软不破硬原则96144工作面与断层交角最大化原96145下巷保证设备合理搭接和最小过货空间原则96146俯仰角保证装备最小通过空间原则96147空间原则9615综采工作面过断层时的矿压显现特点与应注意的关键环节97151矿压显现特点97152顶板管理97153支架管理98154工作面不等长及炮采段9816工作面遇断层处理方法99161跳采法99162平推法100163直接割煤过断层100164割顶底采煤过断层101165用预掘巷与割底相结合的方法过断层101166卧底走下坡过断层102167挑顶卧底时采用深孔爆破和浅孔爆破相结合102168当工作面遇到地堑或地垒构造且范围又不大时104169倾斜长壁开采遇断层倾角变大、工作面推进困难时1041610带压擦顶移架1051611挑顺山梁1051612架走向棚1051614铺网1051615放震动炮法放震动炮法105第VIII页1616综采工作面过落差大于2M断层10617综采工作面过断层隐患10618综采工作面过断层时其它影响因素106181裂隙水的影响106182断裂带宽度的影响106183断层走向与工作面交角的影响1072综放工作面过断层10721工作面地质概况107211工作面位置107212煤层赋存特征107213地质构造10822工作面设计方案10823开采技术10924采煤工艺10925设备防护10926工作面质量要求10927打眼及放炮10928生产过程中出现的问题及解决办法110主要参考文献110翻译部分英文原文111FINITEELEMENTANALYSISOFTHREEWAYROADWAYJUNCTIONSINLONGWALLMINING111ABSTRACT1111INTRODUCTION1112STABILITYANALYSISOFTHREEWAYINTERSECTIONSUSINGTHREEDIMENSIONALFINITEELEMENT第IX页MODELS1123PILLARBEHAVIOURATTHREEWAYINTERSECTION1144ROOFBEHAVIOURATTHREEWAYINTERSECTION1155CASEHISTORYOFTHREEWAYINTERSECTIONS11751SITELOCATIONANDTHEDESCRIPTIONOFTHESITESPECIFICMODEL11752RIBBEHAVIOUR12053FLOORBEHAVIOUR1206GUIDELINESFORDESIGNINGTHESUPPORTSYSTEMATTHREEWAYINTERSECTIONS1217GENERALDISCUSSIONANDCONCLUSIONS123ACKNOWLEDGEMENTS123REFERENCES124长壁采煤法回采巷道三向交叉点的三维有限元分析1251前言1252应用三维有限元模型的交叉巷道的稳定性分析1253三相交叉点处煤柱的矿压显现1274三向交叉点处顶板的矿压显现1275三向交叉点巷道实例13051实测位置以及实测位置描述13052两帮矿压显现13253底板矿压显现1326对于三向交叉点支护系统设计的指导建议1337一般讨论和结论134参考文献138致谢125第X页第1页1矿区概述与井田地质特征11矿区概述111地理位置与交通鲍店煤矿位于邹城、兖州市境内，东距邹城市105KM，北距兖州市13KM，处于兖州煤田中部。东与东滩煤矿相邻；北与兴隆庄煤矿相邻；西与杨村煤矿相邻；西南与横河煤矿相邻；南部与南屯煤矿相邻。鲍店煤矿东侧有京沪铁路，北侧有兖新铁路。公路有京福、日东高速公路和104国道、327国道等，交通十分便利。矿区交通位置如图111。112地形地貌区内为第四系冲积平原，地形平坦，地面标高40M46M，地形总趋势为东北高西南低，地形坡度极为平缓。113矿区气候条件本区为温带半湿润季风区，属大陆海洋间过渡性气候，四季分明。据济宁、兖州和邹城气象局19592004年间观测资料，年平均气温为144，最高年平均161（2000年），最低131（1969年）。年平均气温，最低月份为1月，平均气温为2；最高月份为7月，平均为29。日最高气温为407（1960年6月21日），日最低气温为19（1964年2月17日）。历年平均降水量71299MM（19592004年），最大年降水量126388MM（1964年），最小为2692MM（1988年）。最大月降雨量6002MM（1957年7月），最大日降雨量3219MM（1972年7月6日）。雨季多集中于78月份，有时延至9月份。其降雨量约占全年的65。年平均蒸发量为20164MM，最大为24137MM（1966年），最小为18001MM（1980年）。114矿区水文情况鲍店井田西侧和东侧分别有泗河和白马河流经。泗河发源于新泰市的太平山西部，由东向西流经曲阜后转向南西流经兖州煤田，全长142KM，流域面积2590KM2，河床宽度1001000M，河水流量受降水控制，每年79月最大，3、4月最小。最高水位4400M，最大流量4020M3/S（1957年7月24日，据鲍家店勘探区精查地质报告），最小干涸，河水涨退迅速，属季节性河流。第2页115当地工农业状况当地居民以农业为主，工业方面主要是煤炭。由于煤质优良，煤炭简易加工工业较为发达。此外尚有水泥、化肥等工业。矿井建设所需一般建材如水泥、砂子、石灰、砖瓦等，均可在当地解决。邹城有发电厂，鲍店矿自备35KV变电所。图111鲍店煤矿交通位置图第3页116自然地震根据中华人民共和国国家标准（GB183062001），将该地区划为地震动峰值加速度分区010015G（6度地震烈度带）。据中国科学院中国地震资料年表记载，本区地震活动性不强，但无感地震频发。12井田地质特征121地层综述鲍店井田含煤地层为石炭二叠系，属华北型含煤岩系。地层系统自上而下分别为第四系（Q）、侏罗系（J）、二叠系（P）、石炭系（C）和奥陶系（O），井田地层综合柱状图如图121。（1）第四系（Q）全厚1100022756M，平均17084M，分上、中、下三组，即Q上、Q中和Q下。上组厚50506910M，平均5786M，由褐黄色粘土、砂质粘土与粘土质砂（砂砾）、含粘土质砂（砂砾）、砂（砂砾）相间成层组成，以砂质粘土为主。粘土类占Q上总厚度的57，其中分布较多钙质砂浆及少量铁锰质结核。砂土类成分以石英为主，长石次之，分选性差，松散。中组厚度50428463M，平均厚度6629M，由灰绿色、少量棕黄色粘土、砂质粘土、粘土质砂砾相间成层组成。上部以砂质粘土为主，下部以砂土为主。粘土类占Q中总厚度的65。下组厚度07695M，平均4053M，由灰绿色、灰黄色、灰白色粘土，砂质粘土，含粘土质砂（砾）等相间组成，分上下两段上段主要由粘土质砂砾层、粘土层组成；下段以砂层、砂砾层为主，夹粘土质透镜体。砂质类占Q下组厚度的59，主要由石英、长石组成，分选中等。（2）侏罗系（J）本井田主要残存上侏罗统（J3），最大残厚41473M，平均厚度13143M，分布于井田的东部，西部缺失。以紫红色细砂岩为主，间夹细砂岩与泥岩互层。可划分为三段上段最大残厚7384M，为一套绿灰、紫灰、黄灰色中、细砂岩，夹紫灰色泥岩、粉砂岩。底部有一层不稳定的紫红色薄层砾岩，砾石主要成分为石灰岩、石英岩，分选差，磨圆不好，为上段与中段的分界层。中段最大残厚为27942M，为一套紫红色粗、中细砂岩，间夹紫灰色泥岩粉砂岩层。砂岩成分以石英、长石为主，含少量白云母片等，多为泥质胶结，松散，发育交错层理。泥岩多具泥裂现象。下部含一层具泥质包体的细砂岩。第4页下段最大残厚为7816M，一般厚20M左右，以绿灰、紫灰色细砂岩为主，夹绿灰色粉砂岩、泥岩互层，层面分布白云母片。砂岩中含泥质包体，多为泥质胶结，偶产植物化石碎片。底部有一稳定的杂色底砾岩。该层底砾岩主要由石灰岩组成，含少量石英岩、燧石及铁质泥岩等；砾石呈次圆状、次棱角状，分选较差，铁泥质胶结。与下伏二叠系不整合接触。（3）二叠系（P）和石炭系（C）由于二叠系和石炭系的分界已经确定在十一灰岩顶界面，所以太原组一分为二太原组中上段为二叠系、下段为石炭系。为了叙述方便，石炭二叠系按组分别叙述。1）下石盒子组（P1XS0）下石盒子组在本井田保存不全，最大残厚14622M，平均厚4575M。以杂色铝质泥岩、粉砂岩为主，间夹灰灰绿色粗、中至细砂岩，不含煤，偶见植物化石如大羽羊齿、第5页地层系统界系统组厚度（M）岩性柱状新生界K第四系Q界生中MJ侏罗系上统上古生界二下叠系统P1上C中统O石炭系奥陶系22下子山西组太原组本溪组170841344571235718024721FEFE煤标层志层234681251678上下上上上二三五九十下十二十三十四岩性描述为主要的含煤地层，分两段上段以杂色泥岩为主，与灰绿色粉砂岩，细砂岩构成不含煤段，夹层灰绿岩含砾粗砂岩；下段为本井田最重要的含煤层段，以灰色、灰白色中细砂岩为主，下部为灰色粉砂岩、细砂岩互层。含煤层，其中（呈“Z”字型分岔，合并形式赋存。上A煤）为不稳定不可采煤层，2、3上、下及3煤上、3下及煤为稳定可采煤层，2煤和18煤均为不可采煤层。薄煤层和薄层石灰岩为本井田良好的标志层。由杂色灰泥岩、灰色石灰岩、铝土岩及铁质岩组成，十二灰厚度变化较大，十四灰为主要标志层。灰白至灰色石灰岩,块致密、质纯、性脆、顶部、夹绿色泥质岩薄层。上、16上、7下古生界P2P1统石盒组十一以紫红色细砂岩或中细砂岩为主，间夹细砂岩与泥岩互层。分上、中、下三段，中段为中细砂岩，底部有一层稳定的底砾岩。由褐黄色粘土、砂质粘土与粘土质砂（砂砾）、砂质粘、砂质层等组成，分上、中、下三组。以杂色铝质泥岩、粉砂岩为主，间夹灰灰绿色粗、中至细砂岩，不含煤，偶见植物化石如大羽羊齿、科达木等。本组底部普遍发育一层灰灰白色粗砂岩、含砾砂岩。本含煤层组以深灰色泥岩、粉砂岩、薄层厚层石灰岩、煤层的交互出现为特征，共含石灰岩12层，其中五、八、九、十一灰较稳定，三、十下灰全区稳定，、5上图121鲍店井田地层综合柱状科达木等。本组底部普遍发育一层灰灰白色粗砂岩、含砾砂岩，为山西组与本组的分界砂岩。与下伏山西组整合接触。2）山西组（P1SH）为本井田的主要含煤地层，厚度940414385M，平均厚度12357M，含有厚度大且第6页稳定可采的3煤（3上煤、3下煤）和不可采的2煤。其下伏岩层多呈冲刷接触。共含煤3层，其中3上煤和3下煤厚度较大，稳定可采。在井田北部和西部，3上和3下煤合并为3煤，厚度一般大于6M，含12层分布不稳定的夹石。2煤为不可采煤层。山西组上部以杂色铝质泥岩夹数层灰灰绿色中细砂岩，为河流湖泊相沉积。与下伏太原组整合接触。3）太原组（P1TC2T）太原组厚度1687319630M，平均18012M。以灰色粉砂岩和深灰色泥岩为主，间夹灰灰绿色中砂岩、灰色粘土岩、石灰岩和煤层，为较为典型的海陆交替型含煤沉积。共含煤22层。含有石灰岩12层，其中三灰和十下灰，厚度大，全区稳定，为本区的主要标志层。其他薄层石灰岩，亦可作为辅助标志层。本组地层主要沉积特点是石灰岩与深灰色泥质岩交互出现，沉积旋回结构十分明显。太原组在垂向上具有较好的三段性太原组底至十下灰底，局部存在薄煤层，均不可采；十下灰底至三灰底，为典型的海陆交替层段，薄层石灰岩层交互发育，小旋回发育；三灰底至太原组顶界面为碎屑岩段，以潮坪中细至细碎屑岩与泥质沉积为主、夹数层极薄而不稳定的煤层。与下伏本溪组整合接触。4）本溪组（C2B）厚度37286317M，平均厚度4721M，以灰色石灰岩为主，间夹杂色铝质泥岩、紫色铁质及铝土岩等，偶夹薄煤层，不可采。共含灰岩34层，其中顶部的十二灰多含菱铁质，厚度变化较大；十三灰顶部多呈砾岩或相变为泥岩；十四灰呈灰乳白色，呈致密状，厚度虽有变化，但层位较稳定，含小螺蜒科及腕足类化石，可作为辅助标志层。以十二灰顶界面为界，与太原组呈整合接触。与下伏奥陶系呈假整合接触。（4）奥陶系（O）据区域资料，奥陶系中、下统（缺失上统）总厚在740M以上，共划分7段。本区中统厚450470M，主要为灰至褐灰色的厚层状石灰岩、豹皮状灰岩、白云质灰岩、夹泥灰岩及钙质泥岩。下统以钙质白云岩为主，与下伏寒武系呈整合接触。122井田地质构造鲍店井田为一轴向北东、向北东倾伏的不完整倾伏向斜构造，属兖州向斜构造的中段。井田范围内含煤地层倾角一般213，局部达20，在断层附近变化较大，个别可达50。经地震探测发现，井田主要构造分布有较大变化，但落差较大的断层仍然多分布于井田边界，而井田内部不甚发育。井田内部地层波状起伏，褶曲具宽缓短轴倾伏特点，因而，含煤地层走向变化较大。鲍店井田主要构造见表121。表121井田大中型断层情况一览表第7页产状序号断层名称走向倾向倾角落差M性质控制工程与控制程度1大马厂断层NEENWW5362020逆钻孔和巷道揭露2VIF3NESE7176040正三维地震勘探，待证实3VIF25SNNNEWNWW304005逆三维地震勘探，待证实（1）断层1大马厂断层为井田内部发育的断层，逆断层。走向NEE，倾向NWW，倾角5362，落差020M，消失于鲍36钻孔附近，钻孔和巷道揭露，属可靠断层。据钻孔和巷道揭露，断层两侧地层倾角上盘为46，下盘为7080，牵引现象不明显，但滑面发育，擦痕显著，发育剪节理。2VIF3断层位于六采区东南部，正断层。走向NE，倾向SE，倾角7176，落差040M，延展长度约1280M。为三维地震勘探新发现断层，有待于今后开采证实。3VIF25断层位于六采区东北部，正断层。走向NNE，倾向NWW，倾角5072，落差17M，延展长度约906M。为三维地震勘探新发现断层，有待于今后开采证实。（2）褶皱构造本井田内地层走向变化较大，由兖州向斜南翼的南东东向至横河一带的向斜北翼，折转为北东向或近南北向，倾角为213，局部达20，断层附近个别可达50。井田内宽缓褶曲发育、总体特点是不紧闭，褶皱幅度小。井田内主要褶曲控制情况见表122。表122井田内主要褶曲控制情况表第8页（3）岩溶陷落柱到目前为主，鲍店井田内尚未发现岩溶陷落柱。（4）岩浆岩侵入鲍店井田内至今没有发现岩浆岩侵入情况。123井田水文地质特征（1）主要含水层1）第四系砂层第四系总厚1100022756M。平均厚度17084M，东南薄西北厚，含水层与隔水层相互交错，透镜体比较发育，岩性变化复杂。按颜色、岩性和富水性划分为上、中、下三组。上组厚约62M，富水性较好；中组厚约57M，底界深度118122M，基本属于隔水层；下组厚约01725M，全井田比较，本区厚度较小，发育区平均厚度1442M，岩性主要为粘土、砂质粘土、粘土质砂（砂砾）、砂（砂砾），其中砂层厚约406626M。与红层接触的岩性均为厚层状的粘土层，厚度约68M，隔水性较好。邻区下12第四系下组抽水，单位涌水量0427L/SM，渗透系数35M/D，水质类型HCO3CLNACA2型。为3上、3下煤开采重要的间接充水含水层。2）侏罗系上统砂岩（红层）井田内残厚041473M，平均13143M，西部风化缺失，东部呈东厚西薄的楔状体。分上、中、下三段。上段为一套灰绿、紫灰、黄灰色中细砂岩，夹有绿灰、紫灰色粉砂褶曲名称幅度M轴向宽度M主要特征及控制情况兖州向斜508075802400由鲍12、鲍13、鲍14等钻孔控制鲍家厂背斜8055400北翼被大马厂断层切割。翼部发育次一级的褶曲小南湖向斜50651000向北东深部至前樊庄附近消失杏行背斜505585总体801000由鲍25、鲍49、鲍1、165等钻孔控制。第9页岩相泥岩薄层，最大残厚7384M，仅分布于井田的东南部。中段以紫红及棕红色的粗、中细砂岩为主，间夹泥岩薄层。本段胶结疏松，高岭土化现象明显，最大残厚27942M。下段为灰绿、紫红色细砂岩和紫灰、绿灰色粉砂岩、泥岩互层，底部为紫红色底砾岩，最大残厚7816M，一般厚20M左右。3）山西组砂岩包括3煤顶部砂岩和底部砂岩，均属孔隙裂隙承压水，以3煤顶部中粒砂岩含水层为主。3煤顶部砂岩一般厚度12M，单位涌水量000047300131L/SM，渗透系数0001290211M/D，矿化度037146G/L，水质类型为HCO3NA型水。3煤底部砂岩，以粉砂岩、细砂岩互层为主，一般厚度15M，单位涌水量0000198L/SM，渗透系数0004M/D，矿化度044075G/L，水质类型HCO3NA。4）太原组第三层石灰岩（三灰）本井田三灰厚355852M，平均厚624M，为灰白至深灰色石灰岩，致密坚硬，中部有燧石结核。在井田中部有分层现象，其上分层为浅灰绿色生物碎屑石灰岩，厚100M左右。浅部和构造带附近富水性较好、属岩溶裂隙承压水。单位涌水量00001110309L/SM，渗透系数0000868946M/D，矿化度047104G/L，为HCO3NA型水。5）太原组第十下层石灰岩（十下灰）本井田十下灰厚413942M，平均厚562M，为深灰色石灰岩致密、坚硬、质纯。下部含较多炭泥质条带。浅部和构造带附近富水性好属溶洞裂隙承压水。根据杨村井田资料，单位涌水量000450247L/SM，渗透系数007946158M/D，矿化度043093G/L，水质类型属HCO3NACA2型水。6）奥陶系石灰岩（奥灰）根据区域资料，奥陶系中统厚约450470M，为灰白色至青灰色石灰岩，块状、致密、质纯、性脆，顶部夹灰绿色铝质泥岩薄层，洞穴比较发育，主要含水带在顶界面以下50M，属裂隙溶洞水。根据杨村煤矿水位观测资料，奥灰水在正常情况下不受采矿生产的影响，水位变动具有区域性和季节性。由于奥灰是区域性强含水层，厚度大，水压高，因此，对下组煤开采有一定威胁。（2）隔水层组1）第四系中组隔水层组第10页中组厚50428463M，平均厚6629M，由灰绿色、棕黄色粘土、砂质粘土与粘土质砂、粘土质砂砾层等相间组成。中组砂层内粘土含量较高，粘土层所占比例较大；粘土类厚度占本组厚度的65，较稳定的粘土层有56层，厚28896655M，平均厚4773M。本组隔水性能良好，能有效地阻隔第四系上组水的下渗补给。2）太原组泥岩、铝质泥岩隔水岩组太原组三灰至十下灰平均间距在100M以上。主要由灰深灰色粉砂岩，棕灰至深灰色铝质泥岩、泥岩和灰灰绿色中砂岩、细砂岩组成，中夹薄层不稳定石灰岩5层和薄层不可采煤层11层。其中的粉砂岩、泥岩及铝质泥岩为良好的隔水层组，可有效地阻隔三灰与十下灰之间的水力联系。3）17煤到十四灰铝质泥岩隔水岩组17煤至十四灰，厚24684886M，平均厚度3590M，沉积地层以铝质泥岩及粉砂岩为主。正常地段对17煤的开采可起到良好的隔水作用，但在沉积厚度变薄及断裂构造部位需引起重视。（3）井田涌水量原精查报告根据鲍家店勘探区的钻孔抽水试验资料，对3煤顶底板砂岩进行了矿井涌水量计算，计算结果为3煤矿井正常涌水量为270M3/H，最大涌水量390M3/H。其中最大不均匀系数为K1213。13煤层特征131煤层本井田主要含煤地层为石炭二叠系山西组和太原组，平均总厚30369M，共含煤25层，其中全区稳定可采煤层只有山西组的3煤在井田南部，分为3上和3下煤。煤层平均总厚度为1835M，含煤系数604；可采煤层平均厚度为67M，可采煤层的含煤系数469。可采煤层33上、3下煤的厚度、间距、结构情况详见表131。132煤层顶、底板可采煤层是煤矿开采的主要对象，掌握各可采煤层及其顶底板特征，对于有效地指导煤矿生产和煤炭资源储量管理具有重要的实际意义。以下分煤层进行论述和分析。（1）3煤位于山西组下部，分布于井田的北、西部，下距6煤39M左右，距三灰48M左右，间距比较稳定。分岔区的3上和3下煤另述之。3煤厚度大而第11页且稳定，厚度5876M，平均厚度67M，绝大部分见煤点厚度在6M以上。煤层结构简单，含03层不稳定夹石，夹石岩性一般为炭质泥岩、炭质粉砂岩、细砂岩，厚度一般002100M。属全区可采的稳定煤层。3煤直接顶板主要为粉砂岩或砂质泥岩，其次为泥岩，一般厚度为130160M，老顶以中细粒砂岩为主，以及细粉砂岩及粉细砂岩互层，厚715M，裂隙较为发育。表131可采煤层一览表含夹石煤层名称厚度最小最大平均点数煤层间距M最小最大平均点数结构稳定性层数岩性厚度M可采情况3上35413848简单稳定03炭质泥岩铝质泥岩粉砂岩002070可采3下23373057简单稳定03炭质泥岩粉砂岩细砂岩铝质泥岩003296可采358766710005352346简单稳定03炭质粉砂岩炭质泥岩细砂岩002100可采局部有伪顶，一般为泥岩、铝质泥岩或炭质泥岩，厚005010M左右。直接底板为铝质泥岩、粉砂岩、粉细砂岩互层，厚度110150M，向下为中细粒砂岩和粉细砂岩互层，偶见伪底，岩性为铝质泥岩，厚004025M不等。（2）3上煤第12页位于山西组下部，在井田南部的3煤分岔区，上距2煤0702233M，下距6煤47M左右，距三灰56M左右，间距较为稳定。3上煤厚度大且稳定分布，厚度3541M，平均38M，绝大部分在35M以上。煤层结构简单，含03层不稳定夹石，夹石岩性为炭质泥岩、粉砂岩或铝质泥岩，厚度002006M。属全区可采的稳定煤层。3上煤直接顶板主要为粉砂岩，其次为泥岩等，少量中粗砂岩，一般厚度170480M，老顶以中细砂岩、粗砂岩、粉细砂岩互层等组成，厚度970M左右裂隙较为发育，局部见伪顶，一般为泥岩、铝质泥岩、炭质泥岩，厚度014037M。直接底为泥岩或铝质泥岩，个别为中砂岩，厚度300700M。老底为中细砂岩，厚7201060M。偶见伪底，一般为粉砂岩、炭质泥岩，厚度为010028M。（3）3下煤位于山西组下部，上距3上煤0701542M，下距6煤39M左右，距三灰48M左右，间距较为稳定。3下煤厚度较大且稳定，厚度2337M，平均30M，绝大多数见煤点在2M以上。煤层结构简单，含03层不稳定夹石，夹石岩性为炭质泥岩、粉砂岩、细砂岩或铝质泥岩，厚度为003006M。属全区可采的稳定煤层。3下煤直接顶板主要为粉砂岩、泥岩和细砂岩，老顶为中细粒砂岩，最大厚度为1542M。直接底板为铝质泥岩、泥岩，厚度1101500M，向下为中细粒砂岩和粉细砂岩互层。偶见伪底，一般为铝质泥岩、炭质泥岩，厚度014023M。133煤质（1）物理性质和煤岩特征1煤的物理性质山西组3煤为沥青弱玻璃光泽，厚层状，亮、暗煤含量较高，丝炭次之。2显微煤岩特征山西组煤层显微标志明显，见表132。表132各层煤显微煤岩特征表有机组分项目煤层镜质组半镜质组丝质组稳定组有机组分无机组分点数煤岩类型3上6048349346096683312亮暗暗亮煤第13页36927260347095644408暗煤注据精查报告（2）煤质特征及主要煤质指标的变化规律本井田各煤层均属变质阶段的气煤。原煤灰分煤层均属低灰至中等灰分。山西组煤层低硫。各煤层均为低磷，低熔高熔灰点，中高发热量。据精查报告所取钻孔煤芯样分析，各层煤主要指标的变化规律较明显。下面分述之1水分MA，D自上而下逐渐减低，水分含量为227168。主采煤层3煤井下采取煤样，测得全水分MT含量为25左右。2灰分AD原煤灰分煤层平均值在12401884之间；精煤灰分平均值在410809之间，属低灰中灰分煤层。3挥发份VDAF各层煤精煤挥发份平均在38154424之间。山西组的3上和3煤的平均值分别为3815及3845，太原组的16上和17煤均大于40，即由上而下呈逐渐增大的规律。4发热量QB，DAF山西组煤层发热量平均为32663355MJ/KG，太原组煤的发热量平均为3213455MJ/KG，一般规律为发热量是随挥发份的增加而增大，随灰分的增加而减小。5灰成份各层煤灰成份均属酸性化学物，其灰碴呈酸性。山西组3上煤和3煤的SIO2AL2O3含量分别为8527及7610，而太原组的各煤层则相对较低49975820，灰碴呈酸性。6灰熔点煤中灰成分中SIO2AL2O3的含量直接影响到煤灰熔融温度。煤灰分中的SIO2含量与煤灰熔融温度成正比，而与AL2O3含量成反比。山西组煤层灰熔点在12961405，属高熔灰；太原组煤层灰熔点在12331310间，属中高熔灰。本井田主要煤层以高熔灰为主。7灰性指数第14页据各层煤灰成分的碱酸比计算结碴指数，按美国机械工程学会对煤灰特性的分类，结渣指数26为严重的。山西组煤层结碴指数属低的，太原组各煤层结碴指数属低中等的。8硫分ST，D山西组煤层属特低硫煤，平均含量45600及以上7035300500603012024050252015459040201515930各省自定由上表可知煤层倾角低于25，矿井设计生产能力为1224MT/A时，矿井设计服务年限不宜小于50A，第一开采水平设计服务年限不宜小于25A。本设计中，煤层倾角低于25，设计生产能力为24MT/A，矿井服务年限为77A，符合煤炭工业矿井设计规范的规定。第30页4井田开拓41井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。（1）确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；（2）合理确定开采水平的数目和位置；（3）布置大巷及井底车场；（4）确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；（5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；（6）合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。合理开发国家资源，减少煤炭损失。必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。第31页411井筒形式的确定（1）井筒形式的确定井筒形式有三种平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。具体比较见表411。本矿井煤层倾角小，煤层的倾角为213,平均41。大体为近水平煤层，局部为缓倾斜煤层；表土层厚约171M，无流沙层；水文地质情况总体较简单，涌水量属于中型，因此需采用立井开拓。表411井筒形式比较井筒形式优点缺点适用条件平硐1运输环节和设备少、系统简单、费用低；2工业设施简单；3井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用；4施工条件好，掘进速度快，加快建井工期；5煤炭损失少。受地形影响特别大有足够储量的山岭地带斜井与立井相比1井筒施工工艺、设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；2地面工业建筑、井筒装备、井底车场简单、延深方便；3主提升胶带化有相当大提升能力。能满足特大型矿井的提升需要；4斜井井筒可作为安全出口。与立井相比1井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限；2通风线路长、阻力大、管线长度大；3斜井井筒通过富含水层，流沙层施工复杂；井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质条件简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。第32页立井1不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯和水文地质等自然条件限制；2井筒短，提升速度快，对辅助提升特别有利；3当表土层为富含水层的冲积层或流沙层时，井筒容易施工；4井筒通风断面大，能满足高瓦斯、煤与瓦斯突出的矿井需风量的要求。1井筒施工技术复杂，设备多，要求有较高的技术水平；2井筒装备复杂，掘进速度慢，基建投资大。对不利于平硐和斜井的地形地质条件都可考虑立井。（2）井筒位置的确定原则井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。因此，井筒位置的确定原则1）沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而且储量分布均匀时，井筒的有利位置应在井田走向中央；当井田储量呈不均匀分布时，应布置在储量的中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网路较短，通风阻力小。2）井筒沿井田倾斜方向的有利位置井筒位于井田浅部时，总石门工程量大，但第一水平及投资较少，建井工期短；井筒位于井田中部时，石门较短，沿石门的运输工程量较小；井筒位于井田的下部时，石门长度和沿石门的运输工作量大，如果煤系基底有含水量大的岩层不允许井筒穿过时，它可以延深井筒到深部，对开采井田深部及向下扩展有利。从井筒和工业场地保护煤柱损失看，井筒愈靠近浅部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。对于缓倾斜煤层单水平开采的矿井，从井下运输及开采有利出发，井筒应位于井田中部，使上山部分斜长略大于下山部分斜长。3）有利于矿井初期开采的井筒位置尽可能的使井筒位置靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道的工程量，节省投资和缩短建井工期。4）地质及水文条件对井筒布置影响要保证井筒，井底车场和硐室位于稳定的围岩中，应尽量使井筒不穿过或少穿过流沙层，较大的含水层，较厚冲积层，断层破碎带，煤与瓦斯突出的煤层，较软的煤层及高应力区。第33页5）井口位置应便于布置工业广场井口附近要布置主，副井生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相连接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，尽量避免穿过村镇居民区，文物古迹保护区，陷落区或采空区，洪水浸入区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。6）井口应满足防洪设计标准附近有河流或水库时要考虑避免一旦决堤的威胁及防洪措施。由于本井田倾角平缓，厚度变化小，且交通较方便。故把井筒置于井田中央，即工业场地之中。（3）井筒数目为了满足井下煤炭的提升和人员、材料、矸石的辅助提升，需设置一主井及一副井。因为本矿井为高瓦斯矿井，煤炭有突出危险和自燃发火倾向，井田走向长度较长，所以采用中央分列式通风，所以在工业场地和矿井东、西边界分别布置风井。共计五个井筒。（4）井筒位置的确定本矿井走向长度较大地势平坦,主副井筒布置在储量中央。（5）采区盘区及带区划分具体采区带区划分如图411所示。第34页图411采区划分示意图413工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中部。工业场地的形状和面积根据表24工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为15公顷，形状为矩形，长边平行于井田走向。根据制图规范110000的图按500M300M绘制。414开采水平的确定井田主采煤层为3号煤层，其它煤层均不可采。倾角一般213，局部达20，但从大范围来说倾角平均为41。大部分为近水平煤层，局部为缓倾斜煤层，表土层厚约171M，煤层基岩露头线150M，埋藏最深处550M，垂直高度达400M。根据煤炭工业矿井设计规范（2005年版）规定，缓倾斜、倾斜煤层的阶段垂高为200350M，考虑到划分为两水平不是很经济，因此采用单水平开采。故设计为立井单水平开采。一水平标高430M，该水平主要开采方式为盘区采区和带区式开采。415矿井开拓方案比较（1）提出方案根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分述如下方案一立井单水平开拓主、副井井筒均为立井，布置于井田井田中央，设一个水平。轨道大巷采用电机车第35页运输。轨道大巷和运输大巷均布置在岩层中，沿底板掘进，大巷布置在煤层底板的岩层中，距离煤层底板30M左右，局部半煤岩及岩巷。大巷一直开拓到井田南北边界。如图412。方案二立井单水平开拓，井田南部布置上下山主、副井井筒均为立井，布置于井田井田中央，设一个水平。轨道大巷采用电机车运输。轨道大巷和运输大巷均布置在岩层中，沿底板掘进，大巷布置在煤层底板的岩层中，距离煤层底板30M左右，局部半煤岩及岩巷。大巷开拓到井田北边界，南部大巷挖掘只过断层一小段并布置上下山。如图413。方案三立井单水平加辅助水平开拓（煤层大巷）主、副井井筒均为立井开拓，布在水平和辅助水平中间，井田南部不设辅助水平。轨道大巷和运输大巷布置在煤层中，沿煤层底板掘进。如图414。方案四立井单水平加辅助水平开拓（岩层大巷）主、副井井筒均为立井开拓，布在水平和辅助水平中间，井田南部不设辅助水平。轨道大巷和运输大巷布置在岩层中，沿底板掘进，局部半煤岩及岩巷。如图415。（2）技术比较以上所提四个方案大巷布置及辅助水平数目均不相同，井筒形式相同，基建费用、生产费用不同，开采方式也不相同。方案一、二的大巷布置和长度不同。方案一大巷开拓到井田南北边界，全矿区采用带区式开采，管理方便。方案二大巷开拓到井田北部边界，南部只过断层后就不开拓了，在南部布置上下山采用采区式开采，基建费用比较少，但其他费用会相对高点。井田北部用带区式开采，井田南部用采区式开采，在管理上相对方案一困难。方案二比方案一在后期开拓费用上比较低，但方案二在井田南部布置上下山，上下山，上山长度有3200M过长对辅助运输不利，运输困难。经过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果（见表416），方案一和方案二各项费用相差无几，考虑到方案二在井田南部上山部分过长，辅助运输有困难。在方案一、二中选择方案一方案一立井单水平开拓。方案三、四都是立井单水平开拓。方案三采用煤层大巷，方案四采用岩层大巷。方案三与方案四相比基价费用低但维护费用高，在方案三、四中选择方案四方案四立井单水平加辅助水平开拓（岩层大巷）。第36页图412立井单水平开拓图413立井单水平开拓，井田南部布置上下山图414立井单水平加辅助水平开拓（煤层大巷）图415立井单水平加辅助水平开拓（岩层大巷）第37页（3）经济比较第一、三方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、生产经营费基建费、和经济比较结果，分别计算汇总于下列表中见表412、表413、表414、表415和表416。表412方案一粗略估算费用项目数量/10M基价/元费用/万元合计/万元表土段17126705345667主井开凿基岩段2591062112750873175表土段17130115251497副井开凿基岩段2591245423225683753表土段17125132642977中央风井开凿基岩段259913852366866645井底车场岩巷180330005940059400石门开凿岩巷1045318513328433284基价费用/万元小计311426系数煤量/万吨提升高度/KM基价元/TKM生产费用/万元立井提升12242200430161999603续表412方案一粗略估算费用项目数量/10M基价/元费用/万元合计/万元第38页涌水量M3/H时间H/A服务年限/A基价元/M3立井排水300876077028566596系数煤量/万吨平均运距/KM基价元/TKM大巷运输12242202100352136204小计4702403合计费用/万元5013829表413方案二粗略估算费用项目数量/10M基价/元费用/万元合计/万元表土段17126705345667主井开凿基岩段2591062112750873175表土段17130115251497副井开凿基岩段2591245423225683753表土段17125132642977中央风井开凿基岩段259913852366866645井底车场岩巷180330005940059400石门开凿岩巷964318513070430704基价费用/万元小计313673系数煤量/万吨提升高度/KM基价元/TKM立井提升12242200430161999603生产费用/万元立井排水涌水量M3/H时间H/A服务年限/A基价元/M3566596第39页300876077028系数煤量/万吨平均运距/KM基价元/TKM大巷运输12242202100352136204小计4702403合计费用/万元5016076表414方案三粗略估算费用项目数量/10M基价/元费用/万元合计/万元表土段17126705345667主井开凿基岩段2321062112464170308表土段17130115251497副井开凿基岩段2321245422889480391表土段17125132642977中央风井开凿基岩段232913852120164178井底车场岩巷180330005940059400大巷开凿煤巷1678131172201022010基价费用/万元小计296287系数煤量/万吨提升高度/KM基价元/TKM立井提升12242200430161999603生产费用/万元立井排水涌水量M3/H时间H/A服务年限/A基价元/M3566596第40页300876077028系数煤量/万吨平均运距/KM基价元/TKM大巷运输1224220210352136204小计4702403合计费用/万元4998690表415方案四粗略估算费用项目数量/10M基价/元费用/万元合计/万元表土段17126705345667主井开凿基岩段2321062112464170308表土段17130115251497副井开凿基岩段2321245422889480391表土段17125132642977中央风井开凿基岩段232913852120164178井底车场岩巷180330005940059400大巷开凿岩巷1678318515344653446基价费用/万元小计327723表415方案四粗略估算费用项目数量/10M基价/元费用/万元合计/万元生产费用立井提升系数煤量/万吨提升高度/KM基价元/TKM1999603第41页1224220043016涌水量M3/H时间H/A服务年限/A基价元/M3立井排水300876077028566596系数煤量/万吨平均运距/KM基价元/TKM大巷运输1224220210352136204/万元小计4702403合计费用/万元5030126表416开拓方案粗略比较费用汇总（3）经济比较经过技术比较和粗略费用比较，现在针对方案一和方案四进行进一步的经济比较。两方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费和生产经营费的经济比较结果，计算汇总结果见表4174110。表417建井工程量项目方案一方案四主井井筒/M4152043020初期
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